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Diseño y construcción del prototipo de una
bomba de infusión tipo PCA para la
administración de medicamentos
ROBINSON ALBERTO TORRES VILLA**
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RESUMEN
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CATALINA TOBÓN ZULUAGA* , NATALIA HIGUITA CASTRO*,
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l presente artículo contiene los resultados del proyecto de diseño y construcción de un
prototipo de Bomba de Infusión tipo PCA (analgesia controlada por el paciente), para
la administración de medicamentos, realizado como trabajo de grado para optar al
titulo de Ingeniera Biomédica de la Escuela de Ingeniería de Antioquia – EIA y el Instituto de
Ciencias de la Salud – CES.
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administration of medications, made as grade work to
opt the Title of Biomedical Engineering of the EIA and
CES Universities.
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The present article contains the results of the design
and construction of an Infusion Pump PCA (patient
controlled analgesia) prototype project, for the
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ABSTRACT
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El prototipo desarrollado permite la administración por vía intravenosa de medicamentos, principalmente analgésicos para el tratamiento del dolor, con previa programación de parámetros
tales como el volumen de la dosis y la rata de infusión; adicionalmente permite a los pacientes
auto-administrarse dosis extras, mediante el uso de un pulsador y visualizar en computador los
datos programados.
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Ingeniera Biomédica. Escuela de Ingeniería de Antioquia – Instituto de Ciencias de la Salud CES. [email protected]
Ingeniero Electrónico. Docente del Programa de Ingeniería Biomédica. Escuela de Ingeniería de Antioquia – Instituto de Ciencias de la Salud CES.
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El presente proyecto es de tipo exploratorio. Se
divide operativamente en seis etapas que muestran
el orden secuencial de las actividades desarrolladas
para su realización: recopilación de información,
realización de entrevistas y encuestas, clasificación
y análisis de la información recopilada, diseño del
prototipo, construcción del prototipo y monitoreo
del prototipo desarrollado.
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Los diseños electrónico y mecánico del prototipo,
se hicieron implementando conocimientos en electrónica análoga y digital, diseño mecánico, informática y en el manejo de softwares tales como
MPLAB, para la programación de microcontroladores; EAGLE, para el desarrollo de placas impresas, Hyperterminal, para la visualización de datos en el computador, COREL DRAW y TURBOCAD,
para la realización de planos del teclado de membrana y carcasa del prototipo.
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Los componentes electrónicos empleados fueron
principalmente: microcontroladores (PICs 16F873
y 16F877), pantallas de cristal líquido (LCD 2x16 y
4x20), teclado matricial de membrana (fabricado
por el Ingeniero Hernando Vanegas), circuito integrado OR (74LS32N), puente H, circuito integrado
MAX 232, circuito integrado LF 353N, sensores y
pulsador (swiches), transistor NPN 222A, cable serial DB9 y motor DC (3P55-03, EMS W.5755).
Finalizada la construcción del prototipo se llevó a
cabo un monitoreo, que incluyó el registro del volumen desplazado al programar diferentes dosis y
el tiempo entre éstas. La información se consignó
en formatos técnicos previamente diseñados.
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Los componentes mecánicos empleados fueron: un
tornillo sin fin, tuerca, sistema de engranaje de dos
piñones, carcasa (fabricada en lámina de multienchape) y soportes para la jeringa y la carcasa.
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Con base en la anterior problemática se diseñó un
proyecto de investigación cuyos objetivos se orientaron al diseño y construcción de un prototipo de
Bomba de Infusión de medicamentos tipo PCA, con
la finalidad de disminuir costos de adquisición para
centros médicos.
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Las Bombas de Infusión y sus suministros son importados al país por compañías multinacionales
como Baxter y Abbott, los altos costos que ésto
implica y su creciente demanda hacen que clínicas
y hospitales los adquieran por medio de contratos
de comodato, que los comprometen a comprar
suministros sólo de estas multinacionales, a precios altos y lotes mínimos requeridos.
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La implementación de bombas de infusión tipo PCA
(analgesia controlada por el paciente) permite una
recuperación más rápida y placentera, ya que el
mismo paciente, según su propia percepción del
dolor, es quien determina cuándo es necesario administrarse una dosis extra de medicamento.
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Una bomba de infusión es un equipo electromecánico que permite la infusión controlada y precisa
de soluciones a los pacientes de servicios como
hospitalización o unidad de cuidados intensivos, de
una manera segura y programada. Es usada donde
la precisión y un aporte constante de medicamentos son esenciales.
MATERIALES
Y MÉTODOS
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INTRODUCCIÓN
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The developed prototype allows the administration via
intravenous of medications, mainly analgesic for
treatment of pain, with previous programming
parameters such as volume of the dose and the infusion
rat; additionally it allows to the patient self-administer
extra dose, by means of a pusher and to visualize in
computer the scheduled data.
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que evitan sobredosis; y una forma combinada (PCA
+ continuo) en la cual el paciente recibe continuamente dosis de medicamento y al mismo tiempo
se puede autoadministrar dosis extras cuando tiene un dolor muy alto. Adicionalmente, permite enviar datos a un computador como la hora, la fecha,
los volúmenes infundidos y el tiempo entre dosis;
cuenta además con un sistema de alarmas que alerta
de problemas en el funcionamiento.
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El sistema electrónico se encarga de:
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• Almacenar en memoria, procesar y mostrar en
pantalla los datos introducidos a través del teclado, por la enfermera o médico tratante.
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• Sensar la ausencia de la jeringa, terminación del
medicamento y oclusión en la línea, para dar
aviso mediante la activación de alarmas y mensajes en pantalla.
• Habilitar la opción de purgar la línea antes de
comenzar las infusiones.
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• Llevar el conteo de las dosis administradas al
paciente.
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• Detener momentáneamente la administración
del medicamento y reestablecerla cuando se
desee, sin perder los datos previamente programados.
• Enviar datos, tales como hora, fecha, modo de
funcionamiento, volúmenes infundidos y tiempo entre dosis a un computador.
• Indicar el tipo de alimentación que está empleando el prototipo, es decir por red de corriente
alterna o batería y el estado batería baja.
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• Activar el sistema mecánico para suministrar la
dosis de medicamento al paciente por medio del
movimiento del motor.
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El prototipo construido es una bomba de infusión
PCA tipo jeringa, que permite la infusión de medicamentos de tres formas diferentes: continua, en
la cual el paciente recibe periódicamente dosis de
medicamento; PCA (analgesia controlada por el
paciente), en la cual el paciente, mediante un pulsador, se auto-administra dosis de medicamento
según la intensidad de su dolor, con restricciones
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RESULTADOS
• Detectar la activación del pulsador para la autoadministración de medicamento por parte del
paciente en el modo PCA o PCA + continuo.
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El 12% de los encuestados consideran difícil la programación y el manejo de estos equipos.
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La precisión y exactitud de estos equipos, en las
dosis infundidas y los intervalos de tiempo entre
dosis fueron consideradas excelentes por 73% de
los encuestados. Sin embargo se han presentado
problemas esporádicos de infusiones fuera de tiempo y con volúmenes inadecuados y problemas de
goteo extra por el mal funcionamiento de los sistemas de cierre.
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57% calificaron como muy alta y 19% como alta la
demanda de estos equipos en el ambiente hospitalario, pero en el 54% de los casos no se cubre.
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96% de los encuestados opinan que la utilización
de bombas de infusión es indispensable en el ámbito clínico y hospitalario, ya que estos equipos
agilizan su trabajo.
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81% de las entidades emplean bombas de infusión
tipo peristáltico y 19% tipo jeringa, de marca Abbott
y Baxter, en su gran mayoría.
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Mediante encuestas realizadas a personal de enfermería de diferentes entidades de salud, se realizó
un estudio acerca de la utilización, efectividad, demanda y relación costo-beneficio de las bombas
de infusión, los siguientes fueron los resultados
obtenidos:
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ESTADÍSTICAS
El sistema mecánico es el encargado de generar el
movimiento lineal del émbolo de una jeringa adaptada a la carcasa del prototipo, para realizar la infu-
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ciente con su correa de sujeción; en la parte lateral
izquierda los soportes para la jeringa con los respectivos sensores. Y en la parte posterior la salida
del cable de alimentación del equipo, un conector
DB9 para comunicación con el computador, el
manual de usuario y un sistema de sujeción al atril,
el cual se complementa con un soporte giratorio
dispuesto en la parte superior de la carcasa. El prototipo desarrollado se presenta en la fotografía:
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Cara posterior
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DISCUSIÓN
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fusión de analgésicos, por lo tanto se debe realizar
una calibración del equipo.
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Mediante el monitoreo realizado, se observó que
los errores en la medición del volumen infundido
vs volumen programado variaron entre 0 y 20 %; y
los errores que se obtuvieron para los valores de
tiempo registrados variaron entre 0.0096 y 0,0412
%, En base a estos resultados, se concluye, que el
prototipo provee un control efectivo de los tiempos de administración entre dosis de medicamento, sin embargo, no cumple con los requerimientos
de exactitud en el volumen, necesarios para la in-
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Cara frontal
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Físicamente, en la parte interna del prototipo se
ubican las placas de circuito impreso con sus respectivas conexiones, en la parte frontal los dos
módulos de pantallas LCD y el teclado de membrana; en la parte lateral derecha se ubican el botón
para encender el equipo y el pulsador para el pa-
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sión del medicamento a través de una extensión
(catéter intravenoso).
Las bombas de infusión PCA (analgesia controlada
por el paciente) brindan un excelente apoyo terapéutico y psicológico para la plena recuperación
de los pacientes, permitiendo estancias cortas en
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4. Abia JL. Elementos de dibujo mecánico y diseño. Bogotá, 1979.
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8. Guyton AC, May JE. Tratado de Fisiología Médica, 9ª edición. México: McGraw-Hill, 1997.
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9. Normas de Dolor. Resolución Nº 932/2000 del
Ministerio de Salud del 18/10/2000. República
de la Argentina. Disponible en: http://
www.anestesia.org.ar/
10. Temática sobre el dolor. Disponible en:
www.virtual.unal.edu.co/cursos/enfermeria/
53875/docs/tematica.html
11. Aspectos generales sobre los analgésicos. Disponible
en:
www.geocities.com/
jesus319_2000/analgesico.htm
12. www.anestesiologiacarabobo.com/articulos/
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13. Administración Intranasal de Fármacos. En:
Anestesiología Mexicana en Internet. Disponible en: www.anestesia.com.mx/art-18.html
14. Ferrandiz M, Catala E, Aliaga L, Serra R, VillarLandeira JM. Opioides por via espinal en el dolor
oncológico.
Disponible
en:
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rev16_4.html
15. Sistemas de Infusión. Disponible en:
www.drscope.com/privados/pac/anestesia/a1/
p59.htm
16. www.seeic.org/hcuproce/bomba.pdf
17. Rodriguez LM. Sistemas de Infusión. Disponible en: www.medynet.com/usuarios/jraguilar/
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en: www.msdistributors.com/biomed/meh/
FLOGARD.HTM
19. Production Engineering - Medical Equipment
Division. Pumps, infusion, suction and feeding.
Disponible en: www.pemed.com/surgery/
pumps/pumps.htm
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7. Gomezese OF. Analgesia controlada por el paciente (PCA) en cirugía cardiotorácica, expe-
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6. Abbott Laboratorios de Colombia S.A, División
de productos hospitalarios. Manejo efectivo del
dolor.
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5. Fundación Clínica Shaio. Manual sobre uso de
PCA para pacientes con dolor.
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3. Floyd TL. Fundamentos de sistemas digitales,
6ª edición. Madrid: Prentice Hall, 1997.
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2. Martín E, Angulo JM, Angulo I.
Microcontroladores PIC. 2 ed. Revisada. Madrid: Editorial Paraninfo, 1998.
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1. Duque E. Curso básico de microcontroladores
PIC. Pereira: CEKIT S.A. compañía editorial tecnológica, 1997.
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BIBLIOGRAFÍA
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La investigación permitió establecer que en nuestro país hay un mercado potencial para la
comercialización de bombas de infusión. Ya que su
demanda en el ambiente hospitalario es alta y en la
mayoría de los casos, para las instituciones de nuestro departamento, no se cubre.
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A pesar de la importancia de estos equipos, no se
fabrican en nuestro país y sólo las instituciones de
alto nivel cuentan con bombas de infusión tipo PCA,
principalmente en las clínicas del dolor, esto se debe
a factores económicos; por lo tanto, el prototipo
desarrollado sirve como base para la futura producción de estos equipos en el país, ya que el costo estimado de éste es de 337 dólares, lo cual disminuye considerablemente su costo de adquisición,
en comparación con el de equipos importados (de
1000 a 3000 dólares).
riencia de 13 años de la Fundación Cardiovascular de Oriente Colombiano. Revista
Medunab Abril 2001. 4(10):1-7.
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hospitales y clínicas, así como el inicio temprano
de la rehabilitación; ya que le permiten al paciente
controlar su propio dolor, mediante la auto-administración de una dosis prefijada de medicamento.
20. Baxter. Principios y usos de la bomba de
infusión. Disponible en: www.baxter.com.ve/
pwrpnt/infusion.ppt
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